Fyzmatik | Nitkový telefon

Jednoduchým komunikačním zařízením je nitkový telefon. Jeho plechová podoba se traduje z Itálie.  Na jeho výrobu potřebujeme 2 plastové kelímky (např. od jogurtu) nebo 2 plechovky a  pevný provázek. Na dně obou kelímků je nutné udělat díru na protažení provázku. Pomocí uzlů provázek v kelímku zavážeme. Provázek s kelímky natáhneme a telefon je hotový – stačí již jen začít do kelímku mluvit. Kelímky slouží jak "mikrofon”, tak i "reproduktor”. Pro správnou funkci je potřeba, aby provázek byl vždy natažen a ničeho se nedotýkal. Jednoduchými pokusy můžeme ukázat jak kvalita přenosu zvuku závisí od parametrů telefonu - od výběru použitých materiálů, od geometrie a rozměrů jeho částí, techniky spojení a způsobu instalace.  
 

Zdrojem zvuku je náš hlas vytvořený hlasivkami, který se zhušťováním a zřeďováním molekul vzduchu (postupné podélné vlnění) dostává do duté nádobky telefonu - mikrofonu. Nádobka slouží na usměrnění zvuku a jeho zesílení. V otvoru dutiny se periodicky mění tlak vzduchu. Část dutiny, ve které je uprostřed přichycená propojovací šňůra, pracuje jako membrána pomyslného mikrofonu.

Odtud se její chvění přenáší přímo na spojovací šňůru, která musí být napnutá, aby mohla kmitání přenášet dál do druhé dutiny, která pracuje jako reproduktor. Druhá dutina se spolu se sloupcem v ní obsaženého vzduchu rozkmitají a chvění vzduchu pak způsobí rozechvění membrány ucha.

Telefon má sice velmi jednoduché součásti, ale zajímavé je experimentálně zjišťovat jejich vliv na kvalitu přenosu zvuku. Proto je postupně prozkoumáme. Velký vliv bude mít tvar, velikost a materiál dvojice dutin. Jinak zvuk soustředí nálevkovitý tvar, jinak válcovitý či kuželovitý tvar. Slova přenášená přes válcovitý tvar dutin znějí dutě (jakoby ze sudu). Je zde zřejmá preference určitých frekvencí zvuku. Ve válcovité dutině vzniká stojatá vlna jediné frekvence a délka válcovité dutiny představuje ¼ vlnové délky s uzlem ve středu plného dna a kmitnou v místě otvoru. Kuželovité dutiny umožňují přenos zvuku tak, že slyšíme slova srozumitelněji než ve válcovité dutině.

Na spojení dutin můžeme vyzkoušet vliv různého spojovacího materiálu - od režné nitě počínaje, přes silnější provázek, gumičku, vlnu na pletení, rybářský vlasec až po drát. Gumička nebo rybářský vlasec nejsou vhodné na přenos zvukové vlny, protože zvuk, který vychází z druhé dutiny, je slabý a tlumený. Stejně tlumí zvuk i "chlupatá" pletací vlna. Telefon ale funguje, když je použitý provázek mokrý.Výborným spojovacím materiálem je kovový drát. (Rychlost zvuku v kovech je řádově 10x větší než ve vzduchu a asi 4x větší než v rybářském vlasci (1200 m/s). Nejen rovný, ale i poohýbaný drát může přenášet zvuk, ohyby ale nesmí být ostré a drát musí "držet tvar". V případě, že drát visí mezi nádobkami, je v středu a na koncích drátu nestejné pnutí, které působí útlumově. Zatímco se v ostrém ohybu drátu  zvuková vlna odráží, přes volněji ohnutý drát či drátovou spirálu zvuk projde.Není však vhodný příliš hrubý drát neboť energie zvuku nestačí na to, aby se rozkmital.

Pro přenos zvuku z nádobky do nádobky je důležité, z jakého materiálu je vyrobené dno nádobky. Pevnější dno se při dopadu zvukových vln rozkmitá hůře, protože se pohlcuje větší část zvukové energie. Na membránu můžeme vyzkoušet papír, plastovou fólii, kartón, látku či nafukovací balónek, který také funguje ze všech nejlépe.

Funkčnost telefonu ovlivňuje rovněž způsob uchycení provázku - uzel. Můžeme vyzkoušet upevnění klasickým uzlem nebo pomocí gumy na gumování, knoflíku, korku, plastelíny, lepidlem či korálkem.

Pak je vhodné vyzkoušet přenos různých hlásek a zkoumat situace, při kterých dojde k dotyku přenosové šňůry s okolními tělesy. Pokud svůj nitkový telefon sestavíte optimálně, můžete se s ním za příznivých okolností domlouvat na vzdálenosti kolem 50 m.

Podle: Andrea Marenčáková, K. Teplanová